PCR法研究昆虫外骨骼的新突破

研究人员已经从蝉等昆虫蜕皮后留下的蜕皮（废弃的外骨骼）中分离出遗传物质。研究人员测试了通过PCR扩增DNA样本的五种不同方法，并且能够分离出足够高质量的核DNA，以便对称为微卫星的重复位点进行基因分型。这项工作是对昆虫科学的重大贡献，因为这些方法可用于任何蜕皮的昆虫物种。

　　

一些昆虫，比如蝉，在蜕皮过程中，蜕皮是它们正常生长的一部分，蜕皮是坚硬的“外骨骼”。遗留下来的结构被称为蜕皮。蝉皮被留在树干上，便于采集。在过去，蜕膜已被用于一些关于线粒体(细胞中微小而普遍存在的部分)的遗传研究，但此前没有研究能够从蜕膜中分离和测序核DNA。

当只有非常小的DNA样本时，样本的大小可以通过称为PCR或聚合酶链反应的过程增加，或“放大”。聚合酶链反应可以将一个小样本的DNA复制成百万份，从而为详细研究提供足够大的样本。现在，筑波大学(University of Tsukuba)的一个团队测试了五种不同的PCR方法，以扩增从蜕皮中分离出来的DNA，用于测序。

该团队专注于对微卫星测序，即基因组中特定DNA模式重复多次的区域。这些区域是很有希望的目标，因为它们可以从少量的DNA中扩增，而且这个过程成本低。微卫星还显示了大量的变异，并已在分子生态学研究中作为有效的遗传标记。

首先，研究小组从蝉蜕中分离出DNA，并使用不同的PCR方法扩增样本。然后，他们将结果与从成年昆虫中提取的结果进行比较，以检查产生的样本的质量。使用一种叫做TaKaRa LA Taq聚合酶的PCR反应得到了最好的结果，该反应得到的DNA样本与从成年昆虫中分离出来的样本相当。新鲜蜕皮的效果也最好。

“我们的工作表明，从蝉蜕中分离出来的DNA可以通过PCR扩增，蝉蜕提供的样本质量足够好，可以对多个独立的核DNA微卫星标记位点进行基因分型。这种方法对于评估森林昆虫物种的种群遗传结构和人口统计与持续气候变化下的保护和生态系统的关系非常有用，”资深作者Yoshiaki Tsuda解释说。

本研究对昆虫科学作出了重大贡献，因为本研究的方法不仅适用于蝉，也适用于其他任何昆虫的蜕皮。

Keisuke Yumoto, Takashi Kanbe, Yoko Saito, Shingo Kaneko, Yoshiaki Tsuda. Efficient PCR Amplification Protocol of Nuclear Microsatellites for Exuviae-Derived DNA of Cicada, Yezoterpnosia nigricosta. Frontiers in Insect Science, 2021; 1 DOI: 10.3389/finsc.2021.696886